Krajem siječnja stigli su izvještaji o novim napretcima ruske znanosti i tehnologije. Iz službenih izvora postalo je poznato da je jedan od domaćih projekata perspektivnog mlaznog motora tipa detonacije već prošao fazu ispitivanja. Time se bliži trenutak potpunog završetka svih potrebnih radova, prema rezultatima kojih će svemirske ili vojne rakete ruskog dizajna moći dobiti nove elektrane povećanih karakteristika. Štoviše, nova načela rada motora mogu pronaći primjenu ne samo u području projektila, već i u drugim područjima.
Potkraj siječnja potpredsjednik vlade Dmitrij Rogozin ispričao je domaćem tisku o najnovijim uspjesima istraživačkih organizacija. Između ostalih tema, dotaknuo se procesa stvaranja mlaznih motora pomoću novih principa rada. Obećavajući motor s detonacijskim izgaranjem već je doveden na testiranje. Prema riječima potpredsjednika Vlade, korištenje novih načela rada elektrane omogućuje značajno povećanje performansi. U usporedbi sa strukturama tradicionalne arhitekture, uočava se povećanje potiska od oko 30%.
Dijagram detonacijskog raketnog motora
Suvremeni raketni motori različitih klasa i tipova, koji su djelovali na raznim poljima, koriste tzv. izobarski ciklus ili izgaranje pri deflagraciji. Njihove komore za izgaranje održavaju konstantan tlak pri kojem gorivo sporo gori. Motor koji se temelji na načelima deflagracije ne treba posebno izdržljive jedinice, međutim, ograničen je u maksimalnim performansama. Povećanje osnovnih karakteristika, počevši od određene razine, ispostavlja se nerazumno teško.
Alternativa motoru s izobarnim ciklusom u kontekstu poboljšanja performansi je sustav s tzv. detonacijsko sagorijevanje. U tom se slučaju oksidacijska reakcija goriva događa iza udarnog vala koji se velikom brzinom kreće kroz komoru za izgaranje. To postavlja posebne zahtjeve prema dizajnu motora, ali istodobno nudi očite prednosti. Što se tiče učinkovitosti izgaranja goriva, detonacijsko sagorijevanje je 25% bolje od deflagracijskog sagorijevanja. Također se razlikuje od izgaranja s konstantnim tlakom povećanom snagom oslobađanja topline po jedinici površine reakcijske fronte. U teoriji je moguće povećati ovaj parametar za tri do četiri reda veličine. Kao posljedica toga, brzina reaktivnih plinova može se povećati 20-25 puta.
Dakle, motor za detonaciju, s povećanom učinkovitošću, može razviti veći potisak uz manju potrošnju goriva. Njegove prednosti u odnosu na tradicionalne dizajne očite su, no donedavni napredak na tom području ostavljao je mnogo želja. Principe mlaznog motora s detonacijom formulirao je davne 1940. godine sovjetski fizičar Ya. B. Zeldovich, ali gotovi proizvodi ove vrste još nisu došli do eksploatacije. Glavni razlozi nedostatka stvarnog uspjeha su problemi s stvaranjem dovoljno jake strukture, kao i poteškoće s pokretanjem, a zatim i održavanjem udarnog vala korištenjem postojećih goriva.
Jedan od najnovijih domaćih projekata na području detonacijskih raketnih motora pokrenut je 2014. godine i razvija se u NPO Energomash ime Akademik V. P. Gluško. Prema dostupnim podacima, cilj projekta sa kodom "Ifrit" bio je proučavanje osnovnih principa nove tehnologije s naknadnim stvaranjem raketnog motora na tekuće gorivo pomoću kerozina i plinovitog kisika. Novi motor, nazvan po vatrenim demonima iz arapskog folklora, temeljio se na principu spaljivanja detonacijom spina. Stoga se, u skladu s glavnom idejom projekta, udarni val mora kontinuirano kretati u krug unutar komore za izgaranje.
Glavni razvijač novog projekta bio je NPO Energomash, točnije poseban laboratorij stvoren na njegovoj osnovi. Osim toga, nekoliko drugih istraživačkih i razvojnih organizacija bilo je uključeno u rad. Program je dobio podršku Zaklade za napredna istraživanja. Zajedničkim naporima svi sudionici projekta Ifrit uspjeli su formirati optimalan izgled za motor koji obećava, kao i stvoriti model komore za izgaranje s novim principima rada.
Proučiti izglede čitavog smjera i nove ideje, tzv. model komore za izgaranje s detonacijom koja zadovoljava zahtjeve projekta. Tako iskusan motor sa smanjenom konfiguracijom trebao je koristiti gorivo kao tekući kerozin. Kao oksidaciono sredstvo predložen je plin kisik. U kolovozu 2016. započelo je testiranje prototipa kamere. Važno je da je po prvi put u povijesti projekt ove vrste doveden u fazu benč testova. Ranije su se razvijali domaći i strani detonacijski raketni motori, ali nisu testirani.
Tijekom ispitivanja uzorka modela dobiveni su vrlo zanimljivi rezultati koji pokazuju ispravnost korištenih pristupa. Dakle, zbog uporabe odgovarajućih materijala i tehnologija pokazalo se da je tlak unutar komore za izgaranje doveden na 40 atmosfera. Potisak eksperimentalnog proizvoda dosegao je 2 tone.
Model komore na ispitnom stolu
Određeni rezultati postignuti su u okviru projekta Ifrit, ali domaći motor za detonaciju na tekući pogon još je daleko od punopravne praktične primjene. Prije uvođenja takve opreme u nove tehnološke projekte, dizajneri i znanstvenici moraju riješiti niz najozbiljnijih problema. Tek tada će raketna i svemirska industrija ili obrambena industrija moći početi spoznavati potencijal nove tehnologije u praksi.
Sredinom siječnja Rossiyskaya Gazeta objavila je intervju s glavnim projektantom NPO Energomash Petrom Levochkinom o trenutnom stanju i izgledima za detonacijske strojeve. Predstavnik tvrtke za razvoj podsjetio je na glavne odredbe projekta, a dotaknuo se i teme postignutih uspjeha. Osim toga, govorio je o mogućim područjima primjene "Ifrita" i sličnih struktura.
Na primjer, detonacijski motori mogu se koristiti u hipersoničnim zrakoplovima. P. Lyovochkin podsjetio je da motori koji se sada predlažu za upotrebu na takvoj opremi koriste podzvučno izgaranje. Pri hipersoničnoj brzini letačkog aparata zrak koji ulazi u motor mora se usporiti na zvučni način rada. Međutim, energija kočenja mora dovesti do dodatnih toplinskih opterećenja na okviru zrakoplova. U motorima s detonacijom brzina sagorijevanja goriva doseže najmanje M = 2, 5. To omogućuje povećanje brzine leta zrakoplova. Takav stroj s motorom tipa detonacije moći će ubrzati do brzina osam puta veće od brzine zvuka.
Međutim, stvarni izgledi za raketne motore detonacijskog tipa još nisu veliki. Prema P. Ljovočkine, "upravo smo otvorili vrata u područje detonacijskog izgaranja". Znanstvenici i dizajneri morat će proučiti mnoga pitanja, a tek nakon toga bit će moguće stvoriti strukture s praktičnim potencijalom. Zbog toga će svemirska industrija morati dugo koristiti tradicionalne motore na tekuće pogone, što, međutim, ne negira mogućnost njihova daljnjeg poboljšanja.
Zanimljiva je činjenica da se detonacijski princip sagorijevanja koristi ne samo u području raketnih motora. Već postoji domaći projekt za zrakoplovni sustav s komorom za izgaranje detonacijskog tipa koja radi na impulsnom principu. Prototip ove vrste doveden je na test, a u budućnosti može dati početak novom smjeru. Novi motori s kucanjem na izgaranje mogu pronaći primjenu u raznim područjima i djelomično zamijeniti tradicionalne plinskoturbinske ili turboreaktivne motore.
Domaći projekt zrakoplovnog motora s detonacijom razvija se u OKB -u im. A. M. Kolijevka. Podaci o ovom projektu prvi put su predstavljeni na prošlogodišnjem međunarodnom vojno-tehničkom forumu "Army-2017". Na štandu tvrtke-programera nalazili su se materijali o raznim motorima, serijskim i onima u razvoju. Među posljednjima bio je obećavajući uzorak detonacije.
Bit novog prijedloga je korištenje nestandardne komore za izgaranje sposobne za impulsno detonacijsko izgaranje goriva u zračnoj atmosferi. U tom slučaju učestalost "eksplozija" unutar motora mora doseći 15-20 kHz. U budućnosti je moguće dodatno povećati ovaj parametar, zbog čega će buka motora izaći iz raspona koji opaža ljudsko uho. Takve značajke motora mogu biti od interesa.
Prvo lansiranje eksperimentalnog proizvoda "Ifrit"
Međutim, glavne prednosti nove elektrane povezane su s poboljšanim performansama. Benč testovi prototipova pokazali su da premašuju tradicionalne plinskoturbinske motore za oko 30% u specifičnim pokazateljima. Do prve javne demonstracije materijala na motoru OKB im. A. M. Kolijevke su mogle dobiti prilično visoke performanse. Iskusni motor nove vrste mogao je raditi 10 minuta bez prekida. Ukupno vrijeme rada ovog proizvoda na štandu tada je premašilo 100 sati.
Predstavnici razvojne tvrtke naveli su da je već moguće stvoriti novi motor za detonaciju s potiskom od 2-2,5 tona, prikladan za ugradnju u lake zrakoplove ili bespilotne letjelice. U dizajnu takvog motora predlaže se korištenje tzv. rezonatorski uređaji odgovorni za ispravan tijek izgaranja goriva. Važna prednost novog projekta je temeljna mogućnost ugradnje takvih uređaja bilo gdje u okvir zrakoplova.
Stručnjaci OKB -a im. A. M. Kolijevke su radile na zrakoplovnim motorima s impulsnim detonacijskim izgaranjem više od tri desetljeća, ali dosad projekt nije izašao iz faze istraživanja i nema stvarnih izgleda. Glavni razlog je nedostatak narudžbe i potrebno financiranje. Ako projekt dobije potrebnu potporu, tada se u dogledno vrijeme može stvoriti uzorak motora, prikladan za uporabu na različitoj opremi.
Do danas su ruski znanstvenici i dizajneri uspjeli pokazati vrlo izvanredne rezultate na području mlaznih motora koristeći nove principe rada. Postoji nekoliko projekata odjednom prikladnih za upotrebu u raketnom prostoru i hiperzvučnim područjima. Osim toga, novi se motori mogu koristiti i u "tradicionalnom" zrakoplovstvu. Neki su projekti još u ranoj fazi i još nisu spremni za inspekcije i druge radove, dok su u drugim područjima već postignuti najznačajniji rezultati.
Istražujući temu detonacijskih mlaznih motora s unutarnjim izgaranjem, ruski su stručnjaci uspjeli stvoriti model modela komore za izgaranje sa željenim karakteristikama. Eksperimentalni proizvod "Ifrit" već je prošao testove tijekom kojih je prikupljena velika količina različitih informacija. Uz pomoć dobivenih podataka, razvoj smjera će se nastaviti.
Ovladavanje novim smjerom i prevođenje ideja u praktički primjenjiv oblik oduzet će puno vremena, pa će iz tog razloga u dogledno vrijeme svemirske i vojne rakete u doglednoj budućnosti biti opremljene samo tradicionalnim motorima na tekuće gorivo. Ipak, rad je već napustio čisto teoretsku fazu, a sada svako probno lansiranje eksperimentalnog motora približava trenutak izgradnje punopravnih projektila s novim elektranama.
